補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

4 s! l- l6 m5 J1 A長　度：
　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
4 k. S8 k5 y: Q; h6 h1 j* m
# N# b; M% ~% I截面積：
　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

3 ?) l/ b' ^0 Z9 [9 K$ d8 o1 Z溫　度：
　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
5 O( A6 u  u8 w0 z, S
1 t* V, l' B& h" y+ V0 o二、歐姆定律
' D# S, e1 ]" j1 H- Y　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。
2 T2 S1 C$ j& d$ o; |& i
: j% m( A& P+ F5 z7 z三、電阻的單位
  ^! ~4 O' \# l4 Z3 K1 @: |　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
' P- u) g+ b) f1 R- G
3 B; q1 S% g+ `

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
1 v- {- e+ d+ S  J" p
. t' p+ y+ P2 v
+ c9 z- p' t* G8 G: ~, W
& o9 E; d0 e, D. d; C9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！

給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

; R" e$ ?$ V% M. \6 E5 A7 J所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
2 t. ]$ }% j8 T; j0 }+ [
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

這有點難，要慢慢看喔！
4 S1 a* S6 u+ r! h1 s; m) H* ~4 ]) U

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
- ?, I& s  B7 `6 }/ P7 [材質影響電阻的因素是什麼呢?
, ?* @, C% S  E/ \; y6 N
. e+ [6 K* Y. T/ I/ m9 P$ A9 Q佑平

這個問題問得很好：
) K  w: [9 n  g) E
, q# T& `: [# p# T材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
" P: Q: }7 y/ z% _我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

8 W9 g4 S% C$ A) c$ Q2 C  Y- D當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。

如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
: i6 z4 b- \) u2 Q* P- A! l也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
& n4 V# U: \" N7 H/ R! l: C, d
佑平

哈．．．，問得好！

為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。

舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

舉例來說：
7 V( p5 U, x" L' \１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！
. a( N% T/ ?% j* C' P
! r. A+ \) K; A" X這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
, b: V* J4 J* L- _我終於懂了，謝謝老師的回答。
+ h- G: C8 t7 c7 B: G# c, q
佑平

老師~~~
5 A+ ^* l3 t' y1 Z$ q# ^發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
' t( O* v- b% t( M如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

跟據歐姆定律：
3 u, a0 r, @, A1 z. J, L- }4 P6 ?/ A
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
  i3 V6 S3 }! n! B% h$ m  y  I. s( w
6 }, V% O  X, p* \0 a0 E所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）
3 |& O+ k3 R' I: A, g* |
8 Q+ c; ^# a: n& f" m　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
9 ?2 c, e6 @3 ]: |6 v& u0 t$ W　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
! x+ ?1 n9 H; c  ]3 V　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
. q% @% O- o+ a( }" i6 h$ V
0 q% @' \" |. R0 f: ^但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
4 I- r& a1 {5 M6 U5 N; I所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
$ }& K+ t+ D5 l並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
7 z# |# P) e0 s8 u對嗎?老師

8 l/ p* V! W% K$ N3 P% R$ l
, B. R0 Q' N4 @* g& @" {$ P2 c3 S
左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。